DE112019007811T5

DE112019007811T5 - Pressure reducing metal elements for liner hangers

Info

Publication number: DE112019007811T5
Application number: DE112019007811.9T
Authority: DE
Inventors: Stephen Michael Greci; Michael Linley Fripp; Emile Edmund Sevadjian; Abdolreza Gharesi
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2022-06-23
Also published as: MX2022005960A; GB2603395A; WO2021126278A1; BR112022007446A2; CO2022005380A2; US11499399B2; NL2026726B1; GB202205058D0; CN114585800A; AU2019479308A1; CA3145118A1; NL2026726A9; GB2603395B; US20210189842A1; NL2026726A

Abstract

Auskleidungsaufhängungen und Verfahren der Verwendung. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Positionieren einer Auskleidungsaufhängung in einem Bohrloch; wobei die Auskleidungsaufhängung Folgendes umfasst: zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind und einen Hohlraum dazwischen aufweisen, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den zwei Dichtungselementen angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einschließen einer Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum; wobei sich die Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum thermisch ausdehnt und einen ringförmigen Druck in dem Hohlraum erzeugt; und Reduzieren des ringförmigen Drucks durch materielles Verändern des druckreduzierenden Metallelements.Liner hangers and method of use. An exemplary method includes positioning a liner hanger in a wellbore; wherein the liner hanger comprises: two sealing members disposed on the outside of the liner hanger and having a cavity therebetween, and a pressure-reducing metal member disposed between the two sealing members. The method further includes confining a wellbore fluid in the cavity; wherein the well fluid in the cavity thermally expands and creates an annular pressure in the cavity; and reducing the annular pressure by materially changing the pressure-reducing metal member.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Verwendung von druckreduzierenden Metallelementen und insbesondere auf die Verwendung eines Metallelements, um den Druck gegen eine Auskleidungsaufhängung zu verringern, der durch die Wärmeausdehnung von Bohrlochflüssigkeiten verursacht wird.The present disclosure relates to the use of pressure reducing metal members, and more particularly to the use of a metal member to reduce pressure against a casing hanger caused by thermal expansion of wellbore fluids.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Geothermische Bohrlöcher können durch eine unterirdische Formation gebohrt werden, um Wärme in einer breiten Vielfalt von Oberflächen- und Bohrlochanwendungen zu bewegen. In einigen Fällen kann ein Teil des geothermischen Bohrlochs verrohrt werden, indem eine Verrohrung in das Bohrloch platziert und typischerweise zementiert wird. Ein Rohrstrang kann dann in die Verrohrung hinein und aus ihm heraus geführt werden. Alternativ kann der Rohrstrang auch in jeden unverrohrten Abschnitt des Bohrlochs hinein- und herausgeführt werden.Geothermal wells can be drilled through a subterranean formation to move heat in a wide variety of surface and downhole applications. In some cases, a portion of the geothermal well may be cased by placing and typically cementing a casing string into the well. A string of tubing can then be run in and out of the casing. Alternatively, the tubing string can be run in and out of any uncased section of the well.

Bei einigen Vorgängen kann eine Auskleidung an einem Verrohrungsstrang aufgehängt oder eine Zementschicht mit einer Auskleidungsaufhängung abgebunden werden. Die Auskleidungsaufhängung ist im Inneren des Verrohrungsstrangs oder der abgebundenen Zementschicht verankert und hängt die Auskleidung unter dem Verrohrungsstrang oder der abgebundenen Zementschicht auf. Die aufgehängte Auskleidung und die Auskleidungsaufhängung erstrecken sich nicht bis zur Oberfläche, wie dies bei einem Verrohrungsstrang oder einer abgebundenen Zementschicht der Fall sein könnte. Eine Auskleidungsaufhängung bildet auch eine Dichtung mit dem Verrohrungsstrang oder der abgebundenen Zementschicht, um zu verhindern, dass Flüssigkeit darin von außerhalb der aufgehängten Auskleidung strömt. Der Flüssigkeitstrom wird somit stattdessen durch die Auskleidung geleitet.In some operations, a liner may be suspended from a casing string or a cement course may be tied with a liner hanger. The liner hanger is anchored within the casing string or set cement course and suspends the liner beneath the casing string or set cement course. The suspended liner and liner hanger do not extend to the surface as a casing string or set layer of cement might. A liner hanger also forms a seal with the casing string or set cement layer to prevent fluid flow therein from outside the suspended liner. The liquid flow is thus directed through the liner instead.

Bei einigen Bohrlochanwendungen, wie z.B. solchen Anwendungen, die geothermische Bohrlöcher bedienen, können metallische Dichtungselemente mit Auskleidungsaufhängungen verwendet werden. Geothermische Bohrlöcher können extreme Temperaturen haben (z.B. über 350° F), die es vorzuziehen machen, metallische Dichtungselemente zu verwenden, da sie diesen Temperaturen möglicherweise besser standhalten als einige andere Arten von Dichtungselementen. Bohrlochflüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, können zwischen den metallischen Dichtungselementen an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung eingeschlossen werden. Die Wärmeausdehnung dieser Bohrlochflüssigkeiten kann die Druckbelastung auf die Auskleidungsaufhängung erhöhen. Diese Wärmeausdehnung kann in geothermischen Bohrlöchern und anderen Bohrlöchern mit extremen Temperaturen von besonderer Bedeutung sein. Die vorliegende Offenbarung stellt verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zum Verwenden von Auskleidungsaufhängungen in Bohrlöchern mit extremen Temperaturen bereit.In some downhole applications, such as those applications servicing geothermal wells, metallic packers with casing hangers may be used. Geothermal wells can experience temperature extremes (e.g., over 350°F) that make it preferable to use metallic packing elements as they may withstand these temperatures better than some other types of packing elements. Wellbore fluids, such as water, can become trapped between the metallic packing elements on the outside of the liner hanger. The thermal expansion of these wellbore fluids can increase the compressive stress on the casing hanger. This thermal expansion can be of particular concern in geothermal wells and other wells with extreme temperatures. The present disclosure provides improved apparatus and methods for using liner hangers in wellbores having extreme temperatures.

Figurenlistecharacter list

Veranschaulichende Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren ausführlich beschrieben, die hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind, und wobei:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Rohrsystems für eine geothermische Bohrung ist, die eine unterirdische Formation gemäß den hierin offenbarten Beispielen durchdringt;
2 ein vergrößerter Querschnitt ist, der das beispielhafte Rohrsystem von 1 gemäß den hierin offenbarten Beispielen darstellt;
3 eine isometrische Darstellung einer beispielhaften Auskleidungsaufhängung gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist;
4 eine isometrische Darstellung eines anderen Beispiels einer Auskleidungsaufhängung gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist;
5A ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung in einem Bohrloch gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist;
5B ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung ist, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente den Druck innerhalb des Raums zwischen den Dichtungselementen gemäß den hierin offenbarten Beispielen reduziert haben;
6A ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung in einem Bohrloch gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist; und
6B ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung ist, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente den Druck innerhalb des Raums zwischen den Dichtungselementen gemäß den hierin offenbarten Beispielen reduziert haben.

Illustrative examples of the present disclosure are described in detail below with reference to the accompanying drawing figures, which are incorporated herein by reference, and wherein:

1 Figure 12 is a schematic representation of an example tubing system for a geothermal well penetrating a subterranean formation in accordance with the examples disclosed herein;
2 Figure 12 is an enlarged cross section showing the example tubing system of Figure 12 1 according to the examples disclosed herein;
3 Figure 12 is an isometric view of an example liner hanger in accordance with the examples disclosed herein;
4 Figure 12 is an isometric view of another example of a liner hanger in accordance with the examples disclosed herein;
5A Figure 12 is an enlarged cross-section of the packing elements of a liner hanger after being sealed and anchored to casing in a wellbore in accordance with the examples disclosed herein;
5B Figure 12 is an enlarged cross section of the sealing elements of a liner hanger after the pressure reducing metal elements have reduced the pressure within the space between the sealing elements according to the examples disclosed herein;
6A Figure 12 is an enlarged cross-section of the packing elements of a liner hanger after being sealed and anchored to casing in a wellbore in accordance with the examples disclosed herein; and
6B Figure 14 is an enlarged cross section of the sealing elements of a liner hanger after the pressure reducing metal elements have reduced the pressure within the space between the sealing elements according to the examples disclosed herein.

Die veranschaulichten Figuren sind nur beispielhaft und sollen keine Einschränkung in Bezug auf die Umgebung, die Architektur, das Design oder den Prozess, in dem verschiedene Beispiele implementiert werden können, geltend machen oder implizieren.The figures illustrated are exemplary only and are not intended to be limiting in any respect assert or imply the environment, architecture, design, or process in which various examples may be implemented.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

In der folgenden detaillierten Beschreibung mehrerer veranschaulichender Beispiele wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen veranschaulichende Beispiele gezeigt sind, die praktiziert werden können. Diese Beispiele sind ausreichend detailliert beschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, sie zu praktizieren, und es versteht sich, dass andere Beispiele verwendet werden können und dass logische strukturelle, mechanische, elektrische und chemische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Umfang der offenbarten Beispiele abzuweichen. Um Details zu vermeiden, die nicht notwendig sind, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die hierin beschriebenen Beispiele auszuführen, kann die Beschreibung bestimmte Informationen weglassen, die dem Fachmann bekannt sind. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Umfang der veranschaulichenden Beispiele wird nur durch die beigefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description of several illustrative examples, reference is made to the accompanying drawings which form a part hereof, and in which is shown illustrative examples that may be practiced. These examples are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice them, and it is understood that other examples may be employed and logical, structural, mechanical, electrical, and chemical changes may be made without departing from the spirit or scope of the to deviate from the examples disclosed. To avoid details that are not necessary to enable those skilled in the art to practice the examples described herein, the description may omit certain information that is known to those skilled in the art. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the illustrative examples is defined only by the appended claims.

Sofern nicht anders angegeben, sind alle Zahlen, die Mengen von Bestandteilen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken, die in der vorliegenden Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind. Dementsprechend sind, sofern nicht anders angegeben, die numerischen Parameter, die in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen angegeben sind, Annäherungen, die abhängig von den gewünschten Eigenschaften, die durch die Beispiele der vorliegenden Offenbarung erhalten werden sollen, variieren können. Zumindest und nicht als Versuch, die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Umfang des Anspruchs zu beschränken, sollte jeder numerische Parameter zumindest im Lichte der Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und unter Anwendung gewöhnlicher Rundungsverfahren ausgelegt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn „ungefähr“ am Anfang einer numerischen Liste steht, „ungefähr“ jede Nummer der numerischen Liste modifiziert. Ferner können in einigen numerischen Auflistungen von Bereichen einige aufgeführte Untergrenzen größer sein als einige aufgeführte Obergrenzen. Ein Fachmann wird erkennen, dass die ausgewählte Teilmenge die Auswahl einer Obergrenze erfordern wird, die über der ausgewählten Untergrenze liegt.Unless otherwise indicated, all numbers expressing amounts of ingredients, properties such as molecular weight, reaction conditions, etc., used in the present specification and the associated claims should be understood to be replaced in all cases by the term "approximately". are modified. Accordingly, unless otherwise specified, the numerical parameters set forth in the following specification and appended claims are approximations that may vary depending on the desired properties to be obtained by the examples of the present disclosure. At the very least, and not as an attempt to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claim, any numerical parameter should be construed at least in light of the number of significant digits specified and using ordinary rounding procedures. It should be noted that when "about" is at the beginning of a numeric list, "about" modifies each number of the numeric list. Furthermore, in some numerical listings of ranges, some listed lower limits may be greater than some listed upper limits. One skilled in the art will recognize that the selected subset will require selection of an upper bound that is above the selected lower bound.

Sofern nicht anders angegeben, soll die Verwendung jeglicher Form der Begriffe „verbinden“, „eingreifen“, „koppeln“, „anbringen“ oder eines anderen Begriffs, der eine Interaktion zwischen Elementen beschreibt, die Interaktion nicht auf eine direkte Interaktion zwischen den Elementen beschränken und kann auch eine indirekte Wechselwirkung zwischen den beschriebenen Elementen beinhalten. Ferner umfasst jede Verwendung irgendeiner Form der Begriffe „verbinden“, „eingreifen“, „koppeln“, „anbringen“ oder eines anderen Begriffs, der eine Wechselwirkung zwischen Elementen beschreibt, Teile, die ohne die Hilfe von fremden Befestigungselementen oder Verbindungsvorrichtungen einstückig miteinander ausgebildet sind. In der folgenden Diskussion und in den Ansprüchen werden die Begriffe „einschließlich“ und „umfassend“ in einer offenen Weise verwendet und sollten daher so interpretiert werden, dass sie „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“ bedeuten. Sofern nicht anders angegeben, erfordert das in diesem Dokument verwendete „oder“ keine gegenseitige Ausschließlichkeit.Unless otherwise noted, the use of any form of the terms "connect," "engage," "couple," "attach," or any other term describing an interaction between elements is not intended to limit the interaction to a direct interaction between the elements and may also involve an indirect interaction between the elements described. Further, any use of any form of the terms "connect," "engage," "couple," "attach," or any other term that describes an interaction between elements includes parts that are integrally formed together without the aid of extraneous fasteners or connecting devices . In the following discussion and in the claims, the terms "including" and "comprising" are used in an open-ended manner and therefore should be interpreted to mean "including but not limited to". Unless otherwise specified, the use of "or" in this document does not imply mutual exclusivity.

Die Begriffe lochaufwärts und lochabwärts können verwendet werden, um sich auf die Position verschiedener Komponenten relativ zum Boden oder Ende eines Bohrlochs zu beziehen. Beispielsweise kann eine erste Komponente, die als lochaufwärts von einer zweiten Komponente befindlich beschrieben wird, weiter vom Ende des Bohrlochs entfernt sein als die zweite Komponente. In ähnlicher Weise kann eine erste Komponente, die als lochabwärts von einer zweiten Komponente befindlich beschrieben wird, näher am Ende des Bohrlochs angeordnet sein als die zweite Komponente.The terms uphole and downhole may be used to refer to the position of various components relative to the bottom or bottom of a wellbore. For example, a first component described as being uphole from a second component may be further from the bottom of the wellbore than the second component. Similarly, a first component described as being downhole from a second component may be located closer to the bottom of the well than the second component.

Beispiele der hierin beschriebenen Vorrichtungen, Verfahren und Systeme beziehen sich auf die Verwendung von druckreduzierenden Metallelementen für Auskleidungsaufhängungen. Die druckreduzierenden Metallelemente können auf der Außenfläche der Auskleidungsaufhängung platziert werden und sind zwischen den Dichtungselementen angeordnet. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Dichtungselemente“ auf jedes Element, das verwendet wird, um eine Dichtung zu bilden. Die druckreduzierenden Metallelemente können bei Bohrlochtemperaturen schmelzen, und das geschmolzene Metall zieht sich im Volumen zusammen, wodurch zusätzlicher volumetrischer Raum für die Wärmeausdehnung jeglicher Bohrlochflüssigkeit bereitgestellt wird, die in dem Raum zwischen den Dichtungselementen eingeschlossen ist. Alternativ können die druckreduzierenden Metallelemente mit der Bohrlochflüssigkeit (z.B. einer wässrigen Flüssigkeit) reagieren und ein Reaktionsprodukt erzeugen, das weniger Volumen einnimmt als die kombinierten Volumina des nicht umgesetzten druckreduzierenden Metallelements und der Bohrlochflüssigkeit. Das Reaktionsprodukt würde somit zusätzlichen volumetrischen Raum für die Wärmeausdehnung jeglicher nicht umgesetzter Bohrlochflüssigkeit bereitstellen. Vorteilhafterweise können die druckreduzierenden Metallelemente bei hohen Bohrlochtemperaturen verwendbar sein, wie solchen, die 350°F überschreiten. Als weiterer Vorteil können die druckreduzierenden Metallelemente verwendbar sein, wenn die Bohrlochflüssigkeiten einen hohen Salzgehalt aufweisen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die druckreduzierenden Metallelemente eine große Vielfalt von Metallen und Metalllegierungen umfassen. Ein weiterer zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass in einigen Beispielen die druckreduzierenden Metallelemente als Backup-Dichtungselemente verwendet werden können, um die Gesamtdichtfähigkeiten der Auskleidungsaufhängung zu ergänzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die druckreduzierenden Metallelemente an einer vorhandenen Auskleidungsaufhängung ohne Auswirkung auf oder Anpassung des Außendurchmessers oder Außenprofils der Auskleidungsaufhängung platziert werden können.Examples of the devices, methods and systems described herein relate to the use of metal pressure reducing members for liner hangers. The metal pressure reducing elements can be placed on the outer surface of the liner hanger and are located between the sealing elements. As used herein, "gasket elements" refers to any element used to form a seal. The pressure-reducing metal elements can melt at downhole temperatures and the molten metal contracts in volume, providing additional volumetric space for thermal expansion of any wellbore fluid that enters the space between the packing elements closed is. Alternatively, the pressure-reducing metal elements can react with the wellbore fluid (eg, an aqueous liquid) and produce a reaction product that occupies less volume than the combined volumes of the unreacted pressure-reducing metal element and the wellbore fluid. The reaction product would thus provide additional volumetric space for thermal expansion of any unreacted well fluid. Advantageously, the pressure reducing metal elements may be useful at high downhole temperatures, such as those exceeding 350°F. As a further advantage, the pressure-reducing metal elements may be useful when the wellbore fluids are high in salinity. An additional benefit is that the metal pressure reducing elements include a wide variety of metals and metal alloys. Another additional benefit is that in some instances the metal pressure reducing elements can be used as backup sealing elements to supplement the overall sealing capabilities of the liner hanger. Another advantage is that the metal pressure reducing elements can be placed on an existing liner hanger without affecting or adjusting the outside diameter or profile of the liner hanger.

Die druckreduzierenden Metallelemente vergrößern den Volumenraum, der für die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit verfügbar ist. In einem konkreten Beispiel kann sich Wasser um 40% von einem Temperaturanstieg von 250°F auf 650°F ausdehnen. Bohrlochflüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, können zwischen den Dichtungselementen der Auskleidungsaufhängung eingeschlossen werden. Die durch steigende Bohrlochtemperatur induzierte Wärmeausdehnung des Wassers kann einen unerwünschten Druck auf die Dichtungselemente und die Auskleidungsaufhängung ausüben.The pressure reducing metal elements increase the volumetric space available for thermal expansion of the well fluid. In a specific example, water can expand 40% from a temperature increase of 250°F to 650°F. Wellbore fluids, such as water, can become trapped between the packing members of the liner hanger. The thermal expansion of the water induced by increasing wellbore temperature can put undesired pressure on the packing elements and casing hanger.

Die druckreduzierenden Metallelemente werden einer Materialveränderung unterzogen, um zusätzlichen volumetrischen Raum für jegliche eingeschlossene Bohrlochflüssigkeit bereitzustellen, die nach der Materialveränderung verbleibt. Die Materialveränderung kann eine physikalische Veränderung wie etwa eine Phasenänderung oder eine chemische Veränderung wie etwa die Bildung eines Reaktionsprodukts sein. In jedem Beispiel wird der Volumenraum, der für die Wärmeausdehnung der verbleibenden Bohrlochflüssigkeit verfügbar ist, vergrößert, um zu ermöglichen, dass der ringförmige Druck innerhalb des abgedichteten Hohlraums zwischen Dichtungselementen reduziert wird.The pressure reducing metal elements undergo a material change to provide additional volumetric space for any trapped well fluid remaining after the material change. The material change can be a physical change, such as a phase change, or a chemical change, such as the formation of a reaction product. In each example, the volumetric space available for thermal expansion of the remaining wellbore fluid is increased to allow the annular pressure within the sealed cavity between packing elements to be reduced.

In einigen Beispielen umfassen die druckreduzierenden Metallelemente ein Phasenwechselmetall. Das Metall kann seine Phasen entweder durch Schmelzen oder durch eine galvanische Reaktion von fest zu flüssig ändern. Im Allgemeinen schließen Beispiele der Phasenwechselmetalle Metalle ein, die sich zusammenziehen, wenn sie einen Phasenwechsel in die flüssige Phase durchlaufen. In einigen Beispielen kann das Phasenwechselmetall legiert sein. Die Metalllegierung kann nicht-eutektisch oder eutektisch sein. Wenn die Legierung nichteutektisch ist, kann sie untereutektisch oder übereutektisch sein. Beispiele der Phasenwechselmetalle umfassen Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink oder jede Kombination oder Legierung, sind aber nicht darauf beschränkt. Bevorzugte Beispiele von Legierungen schließen Legierungen von Wismut, Antimon und Gallium ein, sind aber nicht darauf beschränkt.In some examples, the pressure reducing metal elements include a phase change metal. The metal can change its phases from solid to liquid either by melting or by a galvanic reaction. In general, examples of the phase change metals include metals that contract when undergoing a phase change to the liquid phase. In some examples, the phase change metal can be alloyed. The metal alloy can be non-eutectic or eutectic. If the alloy is non-eutectic, it can be hypo-eutectic or hyper-eutectic. Examples of the phase change metals include, but are not limited to, bismuth, antimony, gallium, lead, tin, manganese, cadmium, aluminum, iron, magnesium, nickel, beryllium, barium, zinc, or any combination or alloy. Preferred examples of alloys include, but are not limited to, alloys of bismuth, antimony and gallium.

In einigen Beispielen umfassen die druckreduzierenden Metallelemente ein reaktives Metall, das mit der Bohrlochflüssigkeit reagieren kann, um ein Reaktionsprodukt mit einem kleineren Volumen als das kombinierte Volumen des nicht umgesetzten reaktiven Metalls und der Bohrlochflüssigkeit zu erzeugen. Magnesium kann verwendet werden, um die volumetrische Gesamtverringerung des eingenommenen Raums zu veranschaulichen, wenn es einer Reaktion mit Wasser unterliegt, um ein Metallhydroxid zu bilden. Magnesium und Wasser können je nach Wassertemperatur ein Volumen von 52 bis 66 cm³ pro Mol haben. Magnesiumhydroxid, das Reaktionsprodukt von Magnesium und Wasser, hat ein Volumen von 24,9 cm³/mol. Das Volumen des Reaktionsprodukts beträgt 38% bis 48% des Volumens des nicht umgesetzten Magnesiums und Wassers. Jegliches aus der Reaktion entwickelte Gas kann in das Bohrloch entweichen, wodurch weiterer Raum für zusätzliche Wärmeausdehnung geschaffen wird. Als weiteres Beispiel können Calcium und Wasser je nach Temperatur des Wassers ein Volumen von 45 bis 52 cm³ pro Mol haben. Calciumhydroxid, das Reaktionsprodukt von Calcium und Wasser, hat ein Volumen von 34,4 cm³/mol. Das Volumen des Reaktionsprodukts beträgt 65% bis 75% des Volumens des nicht umgesetzten Calciums und Wassers. Als weiteres Beispiel können Aluminium und Wasser je nach Temperatur des Wassers ein Volumen von 67 bis 77 cm³ pro Mol aufweisen. Aluminiumhydroxid, das Reaktionsprodukt von Aluminium und Wasser, hat ein Volumen von 26 cm³/mol. Das Volumen des Reaktionsprodukts beträgt 33% bis 40% des Volumens des nicht umgesetzten Calciums und Wassers.In some examples, the pressure-reducing metal elements include a reactive metal capable of reacting with the wellbore fluid to produce a reaction product having a volume less than the combined volume of the unreacted reactive metal and the wellbore fluid. Magnesium can be used to illustrate the overall volumetric reduction in space occupied when it undergoes a reaction with water to form a metal hydroxide. Depending on the water temperature, magnesium and water can have a volume of 52 to 66 cm ³ per mole. Magnesium hydroxide, the reaction product of magnesium and water, has a volume of ^24.9 cc/mol. The volume of the reaction product is 38% to 48% of the volume of unreacted magnesium and water. Any gas evolved from the reaction is allowed to escape into the wellbore, creating further room for additional thermal expansion. As another example, calcium and water can have a volume of 45 to 52 ^cc per mole, depending on the temperature of the water. Calcium hydroxide, the reaction product of calcium and water, has a volume of 34.4 cm ³ /mol. The volume of the reaction product is 65% to 75% of the volume of unreacted calcium and water. As another example, aluminum and water can have a volume of 67 to 77 ^cc per mole, depending on the temperature of the water. Aluminum hydroxide, the reaction product of aluminum and water, has a volume of 26 cm ³ /mol. The volume of the reaction product is 33% to 40% of the volume of unreacted calcium and water.

Im Allgemeinen kann das reaktive Metall ein beliebiges Metall oder eine Metalllegierung umfassen, die einer Reaktion unterzogen wird, um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das ein geringeres Volumen als die kombinierten Volumina des reaktiven Grundmetalls und der Bohrlochflüssigkeit aufweist. Beispiele geeigneter reaktiver Metalle schließen Magnesium, Calcium, Aluminium, Zinn, Zink, Beryllium, Barium, Mangan oder jede Legierung oder Kombination ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Bevorzugte Metalle umfassen Magnesium, Calcium und Aluminium. Beispiele für geeignete Metalllegierungen für das reaktive Metall umfassen Legierungen von Magnesium, Calcium, Aluminium, Zinn, Zink, Kupfer, Beryllium, Barium, Mangan, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Zinn, Rhenium oder einer beliebigen Kombination, sind aber darauf nicht beschränkt. Bevorzugte Metalllegierungen umfassen Legierungen aus Magnesium-Zink, Magnesium-Aluminium, Calcium-Magnesium oder Aluminium-Kupfer.In general, the reactive metal can include any metal or metal alloy that undergoes a reaction to form a to form a reaction product having a volume less than the combined volumes of the reactive parent metal and the wellbore fluid. Examples of suitable reactive metals include, but are not limited to, magnesium, calcium, aluminum, tin, zinc, beryllium, barium, manganese, or any alloy or combination. Preferred metals include magnesium, calcium and aluminum. Examples of suitable metal alloys for the reactive metal include, but are not limited to, alloys of magnesium, calcium, aluminum, tin, zinc, copper, beryllium, barium, manganese, zirconium, yttrium, neodymium, gadolinium, silver, tin, rhenium, or any combination not restricted. Preferred metal alloys include magnesium-zinc, magnesium-aluminum, calcium-magnesium, or aluminum-copper alloys.

In einigen Beispielen können die Metalllegierungen des reaktiven Metalls legierte Elemente umfassen, die nichtmetallisch sind. Beispiele für diese nichtmetallischen Elemente umfassen Graphit, Kohlenstoff, Silizium, Bornitrid und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. In einigen Beispielen wird das Metall legiert, um die Reaktivität zu erhöhen und/oder die Bildung von Oxiden zu kontrollieren.In some examples, the metallic alloys of the reactive metal may include alloyed elements that are non-metallic. Examples of these non-metallic elements include, but are not limited to, graphite, carbon, silicon, boron nitride, and the like. In some examples, the metal is alloyed to increase reactivity and/or to control the formation of oxides.

In einigen Beispielen werden die Metalllegierungen des reaktiven Metalls auch mit einem Dotierungsmetall legiert, das die Korrosion fördert oder die Passivierung hemmt, wodurch die Hydroxidbildung erhöht wird. Beispiele für Dotierungsmetalle umfassen Nickel, Eisen, Kupfer, Kohlenstoff, Titan, Gallium, Germanium, Quecksilber, Kobalt, Iridium, Gold, Palladium oder eine beliebige Kombination, sind aber nicht darauf beschränkt.In some examples, the metal alloys of the reactive metal are also alloyed with a dopant metal that promotes corrosion or inhibits passivation, thereby increasing hydroxide formation. Examples of doping metals include, but are not limited to, nickel, iron, copper, carbon, titanium, gallium, germanium, mercury, cobalt, iridium, gold, palladium, or any combination.

In einigen Beispielen können die Metalle oder Metalllegierungen Metalle umfassen, die sowohl phasenändernd als auch reaktiv sind. Die Metalllegierungen können in einem Festlösungsverfahren, einem Pulvermetallurgieverfahren oder durch irgendein anderes Verfahren gebildet werden, wie es einem Durchschnittsfachmann offensichtlich wäre. Ungeachtet des Herstellungsverfahrens kann das druckreduzierende Metallelement über den Auskleidungsaufhängerdorn geschoben und durch jedes geeignete Verfahren an Ort und Stelle gehalten werden. Das druckreduzierende Metallelement kann in einem festen Stück oder in mehreren getrennten Stücken über dem Auskleidungsaufhängerdorn angeordnet werden. Sobald das druckreduzierende Metallelement an Ort und Stelle ist, wird es mit Endringen, gestanzten Ringen, Halteringen, Stellschrauben oder einem anderen derartigen Verfahren zum Halten des druckreduzierenden Metallelements in Position gehalten. Wie oben erörtert, können die druckreduzierenden Metallelemente so geformt und geformt sein, dass sie über vorhandene Auskleidungsaufhängungen passen, und erfordern daher möglicherweise keine Modifikation des Außendurchmessers oder Profils der Auskleidungsaufhängung.In some examples, the metals or metal alloys can include metals that are both phase change and reactive. The metal alloys can be formed in a solid solution process, a powder metallurgy process, or by any other process as would be apparent to one of ordinary skill in the art. Regardless of the method of manufacture, the pressure-reducing metal element can be slid over the liner hanger mandrel and held in place by any suitable method. The metal pressure reducing member may be placed in one solid piece or in multiple separate pieces over the liner hanger mandrel. Once the metal pressure-reducing element is in place, it is held in place with end rings, stamped rings, retaining rings, set screws, or other such method of holding the metal pressure-reducing element. As discussed above, the metal pressure reducing elements can be shaped and formed to fit over existing liner hangers and therefore may not require modification of the outside diameter or profile of the liner hanger.

In einigen optionalen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente so hergestellt werden, dass sie Hohlräume enthalten, die den verfügbaren Raum für die Wärmeausdehnung vergrößern können, wenn das druckreduzierende Metallelement seine Phasen ändert oder mit der Bohrlochflüssigkeit reagiert. In anderen optionalen Beispielen können den druckreduzierenden Metallelementen als Teil ihrer Herstellung hohle brechbare bzw. zerdrückbare bzw. zerbrechliche Materialien (z.B. Glasmikrokugeln) zugesetzt werden. Die hohlen zerkleinerbaren Materialien können beim Überschreiten einer Druckschwelle zerbrechen. Das eingenommene Volumen der hohlen zerkleinerbaren Materialien ist hauptsächlich Luft. Das Zerkleinern der hohlen zerkleinerbaren Materialien würde somit das verfügbare Volumen für die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit erhöhen. In einigen optionalen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente so hergestellt werden, dass sie eine geschlossenzellige Struktur aufweisen, die den verfügbaren Raum für die Wärmeausdehnung vergrößern kann, wenn das druckreduzierende Metallelement seine Phasen ändert oder mit der Bohrlochflüssigkeit reagiert.In some optional examples, the metal pressure-reducing members can be fabricated to contain voids that can increase the available space for thermal expansion when the metal pressure-reducing member changes phases or reacts with the wellbore fluid. In other optional examples, hollow crushable materials (e.g., glass microspheres) may be added to the metal pressure reducing elements as part of their manufacture. The hollow crushable materials can rupture when a pressure threshold is exceeded. The occupied volume of the hollow crushable materials is mainly air. Crushing the hollow friable materials would thus increase the volume available for thermal expansion of the wellbore fluid. In some optional examples, the metal pressure-reducing members can be fabricated to have a closed-cell structure, which can increase the available space for thermal expansion when the metal pressure-reducing member changes phases or reacts with wellbore fluid.

In einigen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente verwendet werden, um die durch die Dichtungselemente gebildete Dichtung zu ergänzen. Wenn das druckreduzierende Metallelement ein reaktives Metall umfasst, kann sich das Reaktionsprodukt (z.B. ein Metallhydroxid) nach der Reaktion verfestigen und ein gehärtetes, zementähnliches Material bilden, das den Durchgang der Bohrlochflüssigkeit durch das feste Reaktionsprodukt verhindern kann. Das Reaktionsprodukt kann auch die Verankerungsfähigkeit der Dichtungselemente der Auskleidungsaufhängung ergänzen. Wenn das druckreduzierende Metallelement ein phasenänderndes Metall umfasst, kann sich das flüssige Metall in einer solchen Position wieder verfestigen, um einen Durchgang der Bohrlochflüssigkeit durch das feste Metall zu verhindern. Das massive Metall kann auch die Verankerungsfähigkeit der Dichtungselemente der Auskleidungsaufhängung ergänzen.In some examples, the pressure-reducing metal elements can be used to supplement the seal formed by the sealing elements. When the metal pressure-reducing element comprises a reactive metal, the reaction product (e.g., a metal hydroxide) can solidify after reaction and form a hardened, cementitious material that can prevent the passage of well fluid through the solid reaction product. The reaction product can also supplement the anchoring capability of the sealing members of the liner hanger. When the pressure-reducing metal element comprises a phase-change metal, the liquid metal can resolidify in such a position as to prevent passage of the wellbore fluid through the solid metal. The solid metal can also complement the anchoring ability of the sealing members of the liner hanger.

Im Allgemeinen sind die Bohrlochflüssigkeiten, die sich im Bohrloch thermisch ausdehnen können, Flüssigkeiten auf Wasserbasis. Diese Bohrlochflüssigkeiten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Salzwasser (z.B. Wasser, das ein oder mehrere darin gelöste Salze enthält), Sole (z.B. gesättigtes Salzwasser, das aus unterirdischen Formationen gefördert werden kann), Meerwasser oder eine beliebige Kombination davon. Im Fall von Salzwasser, Solen und Meerwasser kann die Bohrlochflüssigkeit ein einwertiges Salz oder ein zweiwertiges Salz umfassen. Einwertige Salze können zum Beispiel Natriumchloridsalz, Natriumbromidsalz, Kaliumchloridsalz, Kaliumbromidsalz und dergleichen umfassen. Zweiwertige Salze können beispielsweise Magnesiumchloridsalz, Calciumchloridsalz, Calciumbromidsalz und dergleichen umfassen. In einigen Beispielen kann der Salzgehalt der Bohrlochflüssigkeit 10% übersteigen. Vorteilhafterweise können die druckreduzierenden Metallelemente der vorliegenden Offenbarung nicht durch Kontakt mit Flüssigkeiten mit hohem Salzgehalt beeinträchtigt werden.Generally, the wellbore fluids that are capable of thermal expansion downhole are water-based fluids. These wellbore fluids include, but are not limited to, salt water (eg, water containing one or more salts dissolved therein), brine (eg, saturated salt water that may be produced from subterranean formations), seawater, or any combination thereof. In the case of salt water, brine and sea water, the Bohr hole fluid comprise a monovalent salt or a divalent salt. Monovalent salts may include, for example, sodium chloride salt, sodium bromide salt, potassium chloride salt, potassium bromide salt, and the like. Divalent salts can include, for example, magnesium chloride salt, calcium chloride salt, calcium bromide salt, and the like. In some examples, the salinity of the wellbore fluid may exceed 10%. Advantageously, the metal pressure-reducing elements of the present disclosure are not degraded by contact with high salinity liquids.

Die druckreduzierenden Metallelemente können in Hochtemperaturformationen verwendet werden, beispielsweise in Formationen mit Zonen mit Temperaturen gleich oder über 350°F. In einigen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente sowohl in Hochtemperaturformationen als auch mit Bohrlochflüssigkeiten mit hohem Salzgehalt verwendet werden. Obwohl sich diese Offenbarung aufgrund ihrer extremen Temperaturen auf geothermische Bohrlöcher bezieht, versteht es sich, dass die Lehren dieser Offenbarung nicht auf geothermische Anwendungen beschränkt sind und auf jedes Bohrloch und insbesondere auf diejenigen, die Temperaturen gleich oder über 350°F haben, oder auf irgendein solches Bohrloch angewendet werden können, in dem Bohrlochflüssigkeiten für eine unerwünschte Wärmeausdehnung anfällig sein können.The metal pressure reducing elements may be used in high temperature formations, such as formations having zones with temperatures equal to or greater than 350°F. In some examples, the pressure reducing metal elements can be used in both high temperature formations and with high salinity wellbore fluids. Although this disclosure relates to geothermal wells due to their extreme temperatures, it should be understood that the teachings of this disclosure are not limited to geothermal applications and to any well, and particularly those having temperatures equal to or above 350°F, or any such wellbore where wellbore fluids may be susceptible to undesirable thermal expansion.

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Rohrsystems, allgemein 5, für ein geothermisches Bohrloch 10, das eine unterirdische Formation 15 durchdringt. Das Rohrsystem 5 umfasst eine Oberflächenverrohrung 20 und eine Oberflächenzementummantelung 25, die von der Oberfläche 30 abfällt. Das Rohrsystem 5 umfasst ferner zwei Schichten einer Zwischenverrohrung 35 und Zwischenzementummantelungen 40, die innerhalb der Oberflächenverrohrung 20 eingesetzt und konzentrisch darin verschachtelt sind. In einigen Beispielen kann nur eine Schicht der Zwischenverrohrung 35 verwendet werden. In einigen Beispielen kann ein flaches Bohrloch gebohrt werden, das möglicherweise keine Schicht einer Zwischenverrohrung 35 verwendet. Eine Auskleidungsaufhängung 45 wird innerhalb der innersten Zwischenverrohrung 35 eingesetzt. Die Auskleidungsaufhängung 45 kann verwendet werden, um eine Auskleidung 55 von innerhalb der vorherigen Verrohrung (d.h. der innersten Zwischenverrohrung 35) aufzuhängen. Die Auskleidung 55 kann eine beliebige Leitung sein, die zum Aufhängen innerhalb des geothermischen Bohrlochs 10 geeignet ist. Die Auskleidung 55 ist eine Leitung, die nicht zur Oberfläche 30 verläuft, wie es die Zwischenverrohrungsstränge 35 tun. Die Auskleidungsaufhängung 45 dichtet innerhalb der Zwischenverrohrung 35 ab, wodurch ermöglicht wird, dass die Auskleidung 55 funktionell als Verlängerung der Zwischenverrohrung 35 wirkt. 1 1 is a schematic representation of an exemplary tubing system, generally 5, for a geothermal well 10 penetrating a subterranean formation 15. FIG. Piping system 5 includes surface casing 20 and surface cement casing 25 falling from surface 30 . Tubing system 5 further includes two layers of intermediate casing 35 and intermediate cement casing 40 set within surface casing 20 and concentrically nested therein. In some examples, only one layer of intermediate tubing 35 may be used. In some examples, a shallow wellbore may be drilled that may not use a layer of intermediate casing 35 . A liner hanger 45 is deployed within the innermost intermediate tubing 35 . The liner hanger 45 may be used to hang a liner 55 from within the previous casing (ie, the innermost intermediate casing 35). The casing 55 can be any conduit suitable for hanging within the geothermal well 10 . The liner 55 is a conduit that does not extend to the surface 30 as the intermediate casing strings 35 do. The liner hanger 45 seals within the intermediate tubing 35 allowing the liner 55 to function functionally as an extension of the intermediate tubing 35 .

2 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des beispielhaften Rohrsystems 5 aus 1. Das Rohrsystem 5 fungiert als Leitung für die geothermische Bohrung 10, die die unterirdische Formation 15 durchdringt. Das Rohrsystem 5 umfasst eine Oberflächenverrohrung 20 und eine Oberflächenzementummantelung 25, die die Oberflächenverrohrung 20 im Bohrloch verankert. Die Oberflächenverrohrung 20 erstreckt sich von der Oberfläche 30 nach unten bis zu einer gewünschten Tiefe in dem geothermischen Bohrloch 10. Die Zwischenverrohrung 35 wird konzentrisch innerhalb der Oberflächenverrohrung 20 eingesetzt. Die Zwischenverrohrung 35 kann innerhalb der Oberflächenverrohrung 20 mit einer Zementzwischenhülle 40 an Ort und Stelle gehalten werden. Obwohl nur eine Schicht der Zwischenverrohrung 35 dargestellt ist, versteht es sich, dass beliebig viele Schichten der Zwischenverrohrung 35 verwendet werden können. Alle nachfolgenden Schichten der Zwischenverrohrung 35 können innerhalb der veranschaulichten Zwischenverrohrung 35 konzentrisch ineinander verschachtelt sein. Die Auskleidungsaufhängung 45 wird innerhalb der Zwischenverrohrung 35 eingesetzt. Die Auskleidungsaufhängung 45 hängt eine Auskleidung 55 an ihrem Ende auf. Die Auskleidungsaufhängung 45 ist mit einer Reihe von Dichtungselementen 50 an der Zwischenverrohrung 35 verankert. Die Dichtungselemente 50 bilden äußere Dichtungen mit der angrenzenden Innenfläche der Zwischenverrohrung 35. Die gebildeten Dichtungen verhindern, dass Bohrflüssigkeit die Auskleidung 55 und die Auskleidungsaufhängung 45 umgeht. Die druckreduzierenden Metallelemente 60 können zwischen den Dichtungselementen 50 positioniert sein, um den Druck von Bohrlochflüssigkeiten zu reduzieren, die in irgendwelchen Hohlräumen 65 zwischen den Dichtungselementen 50 und der angrenzenden Innenfläche der Zwischenverrohrung 35 eingeschlossen sind. 2 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of exemplary tubing system 5 of FIG 1 . The pipe system 5 acts as a conduit for the geothermal well 10 penetrating the subterranean formation 15 . Tubing system 5 includes surface casing 20 and surface cement casing 25 which anchors surface casing 20 in the wellbore. The surface casing 20 extends downwardly from the surface 30 to a desired depth in the geothermal well 10. The intermediate casing 35 is set concentrically within the surface casing 20. The intermediate casing 35 may be held in place within the surface casing 20 with a cement casing 40 . Although only one layer of intermediate tubing 35 is illustrated, it is understood that any number of layers of intermediate tubing 35 may be used. All subsequent layers of intermediate tubing 35 may be concentrically nested within the illustrated intermediate tubing 35 . The liner hanger 45 is deployed within the intermediate tubing 35 . The liner hanger 45 suspends a liner 55 from its end. The liner hanger 45 is anchored to the intermediate casing 35 with a series of packing elements 50 . The sealing members 50 form external seals with the adjacent inner surface of the intermediate tubing 35. The seals formed prevent drilling fluid from bypassing the casing 55 and casing hanger 45. The pressure reducing metal members 60 may be positioned between the packing members 50 to reduce the pressure of wellbore fluids trapped in any voids 65 between the packing members 50 and the adjacent inner surface of the intermediate tubing 35 .

Es sollte klar verstanden werden, dass die durch die 1-2 veranschaulichten Beispiele lediglich allgemeine Anwendungen der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis sind und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich sind. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.It should be clearly understood that by the 1-2 The examples illustrated are merely general practical applications of the principles of this disclosure and a wide variety of other examples are possible. Therefore, the scope of this disclosure is in no way limited to the details of any of the figures described herein.

3 ist eine isometrische Darstellung eines Beispiels einer Auskleidungsaufhängung, im Allgemeinen 100. Die Auskleidungsaufhängung 100 koppelt an dem Kupplungsende 105 an die vorherige Verrohrung und bildet darin eine Dichtung. Die Dichtungselemente 110 bilden externe Dichtungen, um gegen die Oberfläche der vorherigen Verrohrung abzudichten und die Auskleidungsaufhängung 100 an der vorherigen Verrohrung oder der abgebundenen Zementschicht zu verankern. In einigen Beispielen sind die Dichtungselemente 110 Metalldichtungselemente und bilden Metall-Metall-Dichtungen oder Metall-Zement-Dichtungen. In anderen Beispielen können die Dichtungselemente 110 nichtmetallische Dichtungselemente sein. Eine Auskleidung (nicht veranschaulicht) kann an das Aufhängungsende 115 gekoppelt und daran aufgehängt sein. Druckreduzierende Metallelemente 120 können zwischen den Dichtungselementen 110 positioniert sein, um den Druck aus der thermischen Ausdehnung von Bohrlochflüssigkeiten zu reduzieren, die in Hohlräumen eingeschlossen sind (z. B. Hohlräumen 65, wie in 2 veranschaulicht), die zwischen den Dichtungselementen 110 und der angrenzenden Innenfläche der vorherigen Verrohrung oder abgebundenen Zementschicht gebildet sind. Wie oben beschrieben, reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 120 den Druck in den Hohlräumen, indem sie zusätzlichen volumetrischen Raum bereitstellen, in dem sich die eingeschlossenen Bohrlochflüssigkeiten thermisch ausdehnen können. 3 14 is an isometric view of an example of a liner hanger, generally 100. The liner hanger 100 couples to the previous casing string at the coupling end 105 and forms a seal therein. The sealing elements 110 form external seals against the surface of the previous casing to seal and anchor the casing hanger 100 to the previous casing or set cement layer. In some examples, the sealing elements 110 are metal sealing elements and form metal-to-metal seals or metal-to-cement seals. In other examples, the sealing elements 110 may be non-metallic sealing elements. A liner (not illustrated) may be coupled to and suspended from suspension end 115 . Pressure-reducing metal members 120 may be positioned between the packing members 110 to reduce pressure from thermal expansion of wellbore fluids trapped in voids (e.g., voids 65 as in 2 illustrated) formed between the packing elements 110 and the adjacent inner surface of the previous casing or set layer of cement. As described above, the pressure-reducing metal elements 120 reduce the pressure in the cavities by providing additional volumetric space in which the trapped wellbore fluids can thermally expand.

Es sollte klar verstanden werden, dass das durch 3 veranschaulichte Beispiel lediglich eine allgemeine Anwendung der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis ist und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich ist. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.It should be clearly understood that the through 3 The example illustrated is merely a general practice of applying the principles of this disclosure and a wide variety of other examples are possible. Therefore, the scope of this disclosure is in no way limited to the details of any of the figures described herein.

4 ist eine isometrische Darstellung eines weiteren Beispiels einer Auskleidungsaufhängung, im Allgemeinen 200. Die Auskleidungsaufhängung 200 koppelt am Kopplungsende 205 an die vorherige Verrohrung und bildet darin eine Dichtung. Die metallischen Dichtungselemente 210 bilden externe Dichtungen, um gegen die Oberfläche der vorherigen Verrohrung oder abgebundenen Zementschicht abzudichten und die Auskleidungsaufhängung 200 an der vorherigen Verrohrung oder abgebundenen Zementschicht zu verankern. Nichtmetallische Dichtungselemente 215 können in der Nähe der metallischen Dichtungselemente 210 angeordnet sein, um Dichtungen gegen die vorhergehende Verrohrung oder abgebundene Zementschicht zu bilden. Eine Auskleidung (nicht dargestellt) kann an das Aufhängungsende 220 gekoppelt und daran aufgehängt sein. Druckreduzierende Metallelemente 225 können zwischen den metallischen Dichtungselementen 210 und/oder den nichtmetallischen Dichtungselementen 215 positioniert sein, um den Druck aus der Wärmeausdehnung von Bohrlochflüssigkeiten zu reduzieren, die in irgendwelchen Hohlräumen eingeschlossen sind (z.B. Hohlräumen 65, wie in veranschaulicht 2), die zwischen den metallischen Dichtungselementen 210 und/oder den nichtmetallischen Dichtungselementen 215 und der angrenzenden Innenfläche der vorherigen Verrohrung oder Zementummantelung gebildet sind. Wie oben beschrieben, reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 225 den Druck in den Hohlräumen, indem sie zusätzlichen volumetrischen Raum bereitstellen, in dem sich die eingeschlossenen Bohrlochflüssigkeiten thermisch ausdehnen können. 4 14 is an isometric view of another example of a liner hanger, generally 200. The liner hanger 200 couples to the previous casing string at docking end 205 and forms a seal therein. The metallic packing elements 210 form external seals to seal against the surface of the previous casing or set cement course and to anchor the casing hanger 200 to the previous casing or set cement course. Non-metallic packing elements 215 may be placed adjacent to the metallic packing elements 210 to form seals against the previous casing or set layer of cement. A liner (not shown) may be coupled to the suspension end 220 and suspended therefrom. Pressure-reducing metal members 225 may be positioned between the metal sealing members 210 and/or the non-metal sealing members 215 to reduce pressure from thermal expansion of wellbore fluids trapped in any cavities (eg, cavities 65 as illustrated in FIG 2 ) formed between the metallic packing elements 210 and/or the non-metallic packing elements 215 and the adjacent inner surface of the previous casing or cement casing. As described above, the pressure-reducing metal elements 225 reduce the pressure in the cavities by providing additional volumetric space in which the trapped wellbore fluids can thermally expand.

Obwohl 4 zwei nichtmetallische Dichtungselemente 215 veranschaulicht, die einzeln an den Enden einer Reihe von metallischen Dichtungselementen 210 angeordnet sind, versteht es sich, dass eine beliebige Anzahl von nichtmetallischen Dichtungselementen 215 verwendet werden kann, und dass die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 wie gewünscht in irgendeiner Reihenfolge oder Reihe mit den metallischen Dichtungselementen 210 platziert werden können.Even though 4 Illustrating two non-metallic sealing members 215 individually disposed at the ends of a row of metallic sealing members 210, it is understood that any number of non-metallic sealing members 215 may be used, and that the non-metallic sealing members 215 may be in any order or series as desired the metallic sealing elements 210 can be placed.

Die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können jede Art von Dichtungselement sein. Die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können ein beliebiges ölquellbares, wasserquellbares Material und/oder eine Kombination aus quellbarem nichtmetallischem Material umfassen, wie es einem Durchschnittsfachmann einfallen würde. Ein spezielles Beispiel für ein quellbares nichtmetallisches Material ist ein quellbares Elastomer. Die quellbaren nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können quellen, wenn sie einer quellauslösenden Flüssigkeit (z.B. einer öligen oder wässrigen Flüssigkeit) ausgesetzt werden. Im Allgemeinen können die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 durch Diffusion anschwellen, wodurch die Quellungs-induzierende Flüssigkeit in die Struktur der nichtmetallischen Dichtungselemente 215 absorbiert wird, wo ein Teil der Quellungs-induzierenden Flüssigkeit zurückgehalten werden kann. Die Quellungs-induzierende Flüssigkeit kann weiter in die quellbaren nichtmetallischen Dichtungselemente 215 diffundieren, wodurch bewirkt wird, dass die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 quellen, bis sie eine benachbarte Oberfläche berühren. Die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können zusammen mit den metallischen Dichtungselementen 210 arbeiten, um eine differentielle ringförmige Dichtung um die Auskleidungsaufhängung 200 herum zu erzeugen.The non-metallic sealing elements 215 can be any type of sealing element. The non-metallic sealing elements 215 may comprise any oil swellable, water swellable material and/or combination of swellable non-metallic material as would occur to one of ordinary skill in the art. A specific example of a swellable non-metallic material is a swellable elastomer. The swellable non-metallic sealing elements 215 can swell when exposed to a swell-inducing liquid (e.g., an oily or aqueous liquid). In general, the non-metallic sealing elements 215 can swell by diffusion, whereby the swell-inducing liquid is absorbed into the structure of the non-metallic sealing elements 215, where some of the swell-inducing liquid can be retained. The swelling-inducing liquid can further diffuse into the swellable non-metallic sealing elements 215, causing the non-metallic sealing elements 215 to swell until they contact an adjacent surface. The non-metallic sealing elements 215 can work in conjunction with the metallic sealing elements 210 to create a differential annular seal around the liner hanger 200 .

Es sollte klar verstanden werden, dass das durch 4 veranschaulichte Beispiel lediglich eine allgemeine Anwendung der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis ist und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich ist. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.It should be clearly understood that the through 4 The example illustrated is merely a general practice of applying the principles of this disclosure and a wide variety of other examples are possible. Therefore, the scope of this disclosure is in no way limited to the details of any of the figures described herein.

5A ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 300 einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung 305 in einem Bohrloch. Ein druckreduzierendes Metallelement 310 ist in dem Hohlraum 315 zwischen benachbarten Dichtungselementen 300 angeordnet. Bei einigen Bohrvorgängen kann eine Bohrlochflüssigkeit 320 in dem Leerraum 315 eingeschlossen werden, nachdem die Dichtungselemente 300 die Dichtung um das Äußere der Auskleidungsaufhängung gebildet haben. Diese Bohrlochflüssigkeit 320 kann möglicherweise nicht aus dem umschlossenen Hohlraum 315 entweichen, sobald er abgedichtet ist. In einem Bohrloch mit einer sehr hohen Bohrlochtemperatur, wie etwa einem geothermischen Bohrloch, kann sich die Bohrlochflüssigkeit 320 thermisch ausdehnen. Die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit 320 kann den Druck innerhalb des Hohlraums 315 erhöhen. Ein erhöhter Druck innerhalb des Hohlraums 315 kann die Integrität der gebildeten Dichtung und die Verankerung, die durch die Dichtungselemente 300 durchgeführt wird, beeinträchtigen. In ihrem Anfangszustand reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 310 den volumetrischen Raum, der innerhalb des Hohlraums 315 verfügbar ist, damit sich Bohrlochflüssigkeiten aufhalten können. Die druckreduzierenden Metallelemente 310 können somit die Menge an Bohrlochflüssigkeit 320 begrenzen, die im Hohlraum 315 eingeschlossen sein kann. 5A 12 is an enlarged cross-section of the sealing elements 300 of a liner hanger ment after being sealed and anchored to casing 305 in a wellbore. A pressure-reducing metal element 310 is arranged in the cavity 315 between adjacent sealing elements 300 . In some drilling operations, a wellbore fluid 320 may become trapped in the void space 315 after the packing members 300 form the seal around the exterior of the liner hanger. This wellbore fluid 320 may not escape from the enclosed cavity 315 once sealed. In a well with a very high well temperature, such as a geothermal well, the well fluid 320 may thermally expand. Thermal expansion of the wellbore fluid 320 may increase the pressure within the cavity 315 . Increased pressure within cavity 315 may compromise the integrity of the seal formed and the anchoring performed by sealing members 300 . In their initial state, the pressure-reducing metal elements 310 reduce the volumetric space available within the cavity 315 for wellbore fluids to reside. The pressure-reducing metal elements 310 can thus limit the amount of wellbore fluid 320 that can be trapped in the cavity 315 .

Unter weiterer Bezugnahme auf 5A sind die druckreduzierenden Metallelemente 310 in ihrem Anfangszustand veranschaulicht, bevor sie den Druck in dem Hohlraum 315 reduziert haben. Die druckreduzierenden Metallelemente 310 umfassen ein Phasenänderungsmetall. Die druckreduzierenden Metallelemente 310 können innerhalb des Hohlraums 315 angeordnet und mit Endringen, gestanzten Ringen, Halteringen, Stellschrauben oder einem beliebigen solchen Verfahren zum Halten des druckreduzierenden Metallelements in Position gehalten werden. Die Zusammensetzung der druckreduzierenden Metallelemente 310 kann so ausgewählt werden, dass sie ein Schmelzen bei einer bestimmten Schwellentemperatur oder eine galvanische Reaktion induzieren.With further reference to 5A the pressure-reducing metal elements 310 are illustrated in their initial state before they have reduced the pressure in the cavity 315. FIG. The pressure reducing metal elements 310 comprise a phase change metal. The metal pressure-reducing elements 310 may be placed within the cavity 315 and held in place with end rings, stamped rings, retaining rings, set screws, or any such method of holding the metal pressure-reducing element. The composition of the pressure-reducing metal elements 310 can be selected to induce melting at a certain threshold temperature or a galvanic reaction.

5B ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 300 einer Auskleidungsaufhängung, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente 310 den Druck innerhalb des Hohlraums 315 reduziert haben. In dem veranschaulichten Beispiel sind die druckreduzierenden Metallelemente 310 geschmolzen oder galvanisch reagiert, und diese Phasenänderung erzeugt eine Flüssigkeit, die weniger Volumen innerhalb des Hohlraums 315 einnimmt. Diese Phasenänderung des druckreduzierenden Metallelements 310 kann auftreten, wenn die Temperatur innerhalb des Bohrlochs die Schmelztemperatur des druckreduzierenden Metallelements 310 übersteigt oder wenn das druckreduzierende Metallelement 310 galvanisch reagiert hat. Nachdem das druckreduzierende Metallelement 310 seine Phasen geändert hat, würde der Bohrlochflüssigkeit 320, die in dem Leerraum 315 eingeschlossen ist, zusätzlicher volumetrischer Raum für eine thermische Expansion bereitgestellt werden. Der zusätzliche volumetrische Raum, der durch das druckreduzierende Metallelement 310 bereitgestellt wird, ermöglicht es, dass der Druck innerhalb des Hohlraums 315 reduziert wird, wenn sich die Bohrlochflüssigkeit 320 innerhalb des Hohlraums 315 thermisch ausdehnt. 5B 14 is an enlarged cross section of the sealing members 300 of a liner hanger after the pressure reducing metal members 310 have reduced the pressure within the cavity 315. FIG. In the illustrated example, the pressure-reducing metal elements 310 have melted or galvanically reacted, and this phase change creates a liquid that occupies less volume within the cavity 315 . This phase change of the metal pressure-reducing element 310 may occur when the temperature within the wellbore exceeds the melting temperature of the metal pressure-reducing element 310 or when the metal pressure-reducing element 310 has reacted galvanically. After the pressure reducing metal element 310 has changed phases, the wellbore fluid 320 trapped in the void space 315 would be provided additional volumetric space for thermal expansion. The additional volumetric space provided by the pressure-reducing metal member 310 allows the pressure within the cavity 315 to be reduced as the wellbore fluid 320 thermally expands within the cavity 315 .

In einigen Beispielen können sich die Flüssigkeitsdruck reduzierenden Metallelemente 310 wieder verfestigen und die durch die Dichtungselemente 300 bereitgestellte Dichtung ergänzen, falls die Geometrie des Hohlraums 315 für einen Teil des wiederverfestigten Metalls förderlich ist, um die Außenflächen der vorherigen Verrohrung und der Auskleidungsaufhängung zu kontaktieren, so dass über dem wiedererstarrten Metall ein Druckunterschied existiert.In some examples, the fluid pressure reducing metal elements 310 may resolidify and supplement the seal provided by the sealing elements 300 if the cavity 315 geometry is conducive for some of the resolidified metal to contact the exterior surfaces of the previous casing and liner hanger, so that a pressure difference exists across the resolidified metal.

Es sollte klar verstanden werden, dass die durch die 5A-5B veranschaulichten Beispiele lediglich allgemeine Anwendungen der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis sind und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich sind. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.It should be clearly understood that by the 5A-5B The examples illustrated are merely general practical applications of the principles of this disclosure and a wide variety of other examples are possible. Therefore, the scope of this disclosure is in no way limited to the details of any of the figures described herein.

6A ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 400 einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung 405 in einem Bohrloch. Ein druckreduzierendes Metallelement 410 ist in dem Hohlraum 415 zwischen den benachbarten Dichtungselementen 400 angeordnet. Bei einigen Bohrvorgängen kann eine Bohrlochflüssigkeit 420 in dem Leerraum 415 eingeschlossen werden, nachdem die Dichtungselemente 400 die Dichtung um das Äußere der Auskleidungsaufhängung gebildet haben. Diese Bohrlochflüssigkeit 420 ist möglicherweise nicht in der Lage, aus dem umschlossenen Hohlraum 415 zu entweichen, sobald er abgedichtet ist. In einem Bohrloch mit einer sehr hohen Bohrlochtemperatur, wie beispielsweise einem geothermischen Bohrloch, kann sich die Bohrlochflüssigkeit 420 thermisch ausdehnen. Die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit 420 kann den Druck innerhalb des Hohlraums 415 erhöhen. Erhöhter Druck innerhalb des Hohlraums 415 kann die Integrität der Dichtung und Verankerung beeinträchtigen, die durch die Dichtungselemente 400 durchgeführt werden. In ihrem Anfangszustand reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 410 den Volumenraum, der innerhalb des Hohlraums 415 verfügbar ist, damit sich die Bohrlochflüssigkeit 420 aufhalten kann. Die druckreduzierenden Metallelemente 410 können somit die Menge an Bohrlochflüssigkeit 420 begrenzen, die in dem Hohlraum 415 eingeschlossen sein kann. 6A 12 is an enlarged cross-section of the packing members 400 of a liner hanger after being sealed and anchored to a casing string 405 in a wellbore. A pressure-reducing metal element 410 is arranged in the cavity 415 between the adjacent sealing elements 400 . In some drilling operations, a wellbore fluid 420 may become trapped in the void space 415 after the packing members 400 form the seal around the exterior of the liner hanger. This wellbore fluid 420 may not be able to escape from the enclosed cavity 415 once sealed. In a well with a very high well temperature, such as a geothermal well, the well fluid 420 may thermally expand. The thermal expansion of the wellbore fluid 420 may increase the pressure within the cavity 415 . Increased pressure within cavity 415 may compromise the integrity of the sealing and anchoring performed by sealing members 400 . In their initial state, the pressure-reducing metal elements 410 reduce the volumetric space available within the cavity 415 for the wellbore fluid 420 to reside. the Pressure-reducing metal elements 410 can thus limit the amount of wellbore fluid 420 that can be trapped in cavity 415 .

Unter weiterer Bezugnahme auf 6A sind die druckreduzierenden Metallelemente 410 in ihrem Anfangszustand veranschaulicht, bevor sie den Druck in dem Hohlraum 415 reduziert haben. Die druckreduzierenden Metallelemente 410 umfassen reaktive Metalle. Die druckreduzierenden Metallelemente 410 können innerhalb des Leerraums 415 angeordnet und mit Endringen, gestanzten Ringen, Halteringen, Stellschrauben eines beliebigen solchen Verfahrens zum Halten des druckreduzierenden Metallelements 410 in Position gehalten werden. Die Zusammensetzung der druckreduzierenden Metallelemente 410 kann so ausgewählt werden, dass sie mit der Bohrlochflüssigkeit 420 reagieren, um ein Reaktionsprodukt zu erzeugen, das weniger Volumen einnimmt als die kombinierten Volumina der Bohrlochflüssigkeit 420 und des druckreduzierenden Metallelements 410.With further reference to 6A the pressure-reducing metal elements 410 are illustrated in their initial state before they have reduced the pressure in the cavity 415. FIG. The pressure-reducing metal elements 410 include reactive metals. The metal pressure-reducing members 410 may be placed within the void 415 and held in place with end rings, stamped rings, retaining rings, set screws, or any such method of holding the metal pressure-reducing member 410 in place. The composition of the pressure-reducing metal elements 410 can be selected so that they react with the wellbore fluid 420 to produce a reaction product that occupies less volume than the combined volumes of the wellbore fluid 420 and the pressure-reducing metal element 410.

6B ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 400 einer Auskleidungsaufhängung, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente 410 den Druck innerhalb des Hohlraums 415 reduziert haben. In dem veranschaulichten Beispiel haben die druckreduzierenden Metallelemente 410 mit der Bohrlochflüssigkeit 420 reagiert. Das aus dieser Reaktion erzeugte Reaktionsprodukt nimmt innerhalb des Hohlraums 415 weniger Volumen ein als die kombinierten Volumina der nicht reagierten Bohrlochflüssigkeit 420 und der druckreduzierenden Metallelemente 410. Somit würde jeder nicht umgesetzten Bohrlochflüssigkeit 420 zusätzlicher volumetrischer Raum für die Wärmeausdehnung bereitgestellt werden. Dieser zusätzliche volumetrische Raum, der durch das druckreduzierende Metallelement 410 bereitgestellt wird, ermöglicht, dass der Druck innerhalb des Hohlraums 415 verringert wird, wenn sich die verbleibende Bohrlochflüssigkeit innerhalb des Hohlraums 415 thermisch ausdehnt. 6B 14 is an enlarged cross section of the sealing members 400 of a liner hanger after the pressure reducing metal members 410 have reduced the pressure within the cavity 415. FIG. In the illustrated example, the pressure-reducing metal elements 410 have reacted with the wellbore fluid 420 . The reaction product generated from this reaction occupies less volume within cavity 415 than the combined volumes of unreacted well fluid 420 and pressure-reducing metal members 410. Thus, each unreacted well fluid 420 would be provided additional volumetric space for thermal expansion. This additional volumetric space provided by the pressure-reducing metal member 410 allows the pressure within the cavity 415 to be reduced as the remaining wellbore fluid within the cavity 415 thermally expands.

In einigen Beispielen kann das Reaktionsprodukt der druckreduzierenden Metallelemente 410 und der Bohrlochflüssigkeit 420 die durch die Dichtungselemente 400 bereitgestellte Dichtung ergänzen, falls die Menge des gebildeten Reaktionsprodukts und die Geometrie des Hohlraums 415 für einen Teil davon förderlich sind das Reaktionsprodukt, um die äußeren Oberflächen der vorherigen Verrohrung und die Auskleidungsaufhängung zu kontaktieren, so dass eine Druckdifferenz über dem gebildeten Reaktionsprodukt existiert.In some examples, the reaction product of the pressure-reducing metal members 410 and the wellbore fluid 420 may supplement the seal provided by the sealing members 400 if the amount of reaction product formed and the geometry of the cavity 415 are conducive to a portion of the reaction product surrounding the outer surfaces of the previous ones To contact casing and the liner hanger such that a pressure differential exists across the reaction product formed.

Es sollte klar verstanden werden, dass die durch die 6A-6B veranschaulichten Beispiele lediglich allgemeine Anwendungen der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis sind und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich ist. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.It should be clearly understood that by the 6A-6B The examples illustrated are merely general practical applications of the principles of this disclosure and a wide variety of other examples are possible. Therefore, the scope of this disclosure is in no way limited to the details of any of the figures described herein.

Es ist auch zu erkennen, dass die offenbarten Auskleidungsaufhängungen auch direkt oder indirekt die verschiedenen Bohrlochausrüstungen und -werkzeuge beeinflussen können, die während des Betriebs mit den Auskleidungsaufhängungen in Kontakt kommen können. Solche Geräte und Werkzeuge können Bohrlochverrohrung, Bohrlochauskleidung, Abschlussstrang, Einsatzstränge, Bohrstrang, Spiralrohr, Slickline, Drahtseil, Bohrgestänge, Schwerstangen, Schlammmotoren, Bohrlochmotoren und/oder -pumpen, oberflächenmontierte Motoren und/oder Pumpen, Zentralisierer, Turbolizer, Kratzer, Schwimmer (z.B. Schuhe, Halsbänder, Ventile usw.), Messungswerkzeuge und zugehörige Telemetriegeräte, Stellglieder (z.B. elektromechanische Geräte, hydromechanische Geräte usw.), Gleithülsen, Produktionshülsen, Stopfen, Siebe, Filter, Durchflusssteuergeräte (z.B. Zuflusssteuergeräte, autonome Zuflusssteuergeräte, Abflusssteuergeräte usw.), Kupplungen (z.B. elektrohydraulische Wet-Connect-, Dry-Connect-, induktive Koppler usw.), Steuerleitungen (z.B. elektrische, Glasfaser, Hydraulik usw.), Überwachungsleitungen, Bohrmeißel und Reibahlen, Sensoren oder verteilte Sensoren, Bohrlochwärmetauscher, Ventile und entsprechende Betätigungsvorrichtungen, Werkzeugdichtungen, Packer, Zementstopfen, Bridge-Plugs und andere Bohrlochisolationsvorrichtungen oder Komponenten und dergleichen beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Jede dieser Komponenten kann in den oben allgemein beschriebenen und in einer der Figuren dargestellten Systemen enthalten sein. It is also recognized that the disclosed liner hangers may also directly or indirectly affect the various downhole equipment and tools that may contact the liner hangers during operation. Such equipment and tools may include well casing, well casing, completion string, liner strings, drill string, coiled tubing, slickline, wireline, drill pipe, collars, mud motors, downhole motors and/or pumps, surface mount motors and/or pumps, centralizers, turbolizers, scrapers, floats (e.g. shoes, collars, valves, etc.), measuring tools and associated telemetry devices, actuators (e.g. electromechanical devices, hydromechanical devices, etc.), sliding sleeves, production sleeves, plugs, strainers, filters, flow control devices (e.g. inflow control devices, autonomous inflow control devices, outflow control devices, etc.), couplings (e.g., electro-hydraulic wet-connect, dry-connect, inductive couplers, etc.), control lines (e.g., electrical, fiber optic, hydraulic, etc.), monitor lines, drill bits and reamers, sensors or distributed sensors, downhole heat exchangers, valves and related actuators, tool seals , Packer, Ze ment plugs, bridge plugs and other downhole isolation devices or components and the like. Any of these components may be included in the systems described generally above and illustrated in any of the figures.

Bereitgestellt werden Auskleidungsaufhängungen zum Aufhängen einer Auskleidung in einem Bohrloch gemäß der Offenbarung und den veranschaulichten Figuren. Eine beispielhafte Auskleidungsaufhängung umfasst zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den zwei Dichtungselementen angeordnet ist.Lining hangers are provided for suspending a casing in a wellbore in accordance with the disclosure and illustrated figures. An exemplary liner hanger includes two sealing members positioned on the outside of the liner hanger and a pressure reducing metal member positioned between the two sealing members.

Zusätzlich oder alternativ können die Auskleidungsaufhänger eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination umfassen. Das druckreduzierende Metallelement kann ein Metall umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium B. Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon. Das druckreduzierende Metallelement kann eine Metalllegierung mit mindestens einem legierten Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Aluminium, Calcium, Magnesium und einer beliebigen Kombination davon besteht. Das druckreduzierende Metallelement kann so hergestellt werden, dass es Hohlräume innerhalb des druckreduzierenden Metallelements enthält. Das druckreduzierende Metall kann ferner ein hohles zerkleinerbares Material umfassen.Additionally or alternatively, the liner hangers may include one or more of the following features, individually or in combination. The metal pressure reducing element may comprise a metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, lead, tin, manganese, cadmium, aluminum, iron, magnesium, nickel, beryllium, barium, zinc, calcium, tin, copper, zirconium B. yttrium, neodymium, gadolinium, silver, rhenium, any alloy thereof and any combination thereof. The pressure-reducing Metal element may comprise a metal alloy with at least one alloyed metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, aluminum, calcium, magnesium and any combination thereof. The pressure-reducing metal element can be made to contain voids within the pressure-reducing metal element. The pressure reducing metal may further comprise a hollow crushable material.

Bereitgestellt werden Verfahren zum Reduzieren des ringförmigen Drucks um eine Auskleidungsaufhängung in einem Bohrloch gemäß der Offenbarung und den veranschaulichten Figuren. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Positionieren einer Auskleidungsaufhängung in einem Bohrloch; wobei die Auskleidungsaufhängung folgendes umfasst: zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind und einen Hohlraum dazwischen aufweisen, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den zwei Dichtungselementen angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einschließen einer Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum; wobei sich die Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum thermisch ausdehnt, einen ringförmigen Druck in dem Hohlraum erzeugt und den ringförmigen Druck verringert, indem das druckreduzierende Metallelement materiell verändert wird.Methods are provided for reducing annular pressure around a liner hanger in a wellbore in accordance with the disclosure and illustrated figures. An exemplary method includes positioning a liner hanger in a wellbore; the liner hanger comprising: two sealing members disposed on the outside of the liner hanger and having a cavity therebetween, and a pressure-reducing metal member disposed between the two sealing members. The method further includes confining a wellbore fluid in the cavity; wherein the well fluid in the cavity thermally expands, creates an annular pressure in the cavity, and reduces the annular pressure by materially altering the pressure-reducing metal element.

Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination umfassen. Das materielle Verändern des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das Verändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements umfassen. Das Ändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das Schmelzen des druckreduzierenden Metallelements umfassen. Das Ändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das galvanische Reagieren des druckreduzierenden Metallelements umfassen. Das materielle Verändern des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das Umsetzen des druckreduzierenden Metallelements mit der Bohrlochflüssigkeit umfassen. Das druckreduzierende Metallelement kann ein Metall umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon. Das druckreduzierende Metallelement kann eine Metalllegierung mit mindestens einem legierten Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Aluminium, Calcium, Magnesium und einer beliebigen Kombination davon besteht. Das druckreduzierende Metallelement kann so hergestellt werden, dass es Hohlräume innerhalb des druckreduzierenden Metallelements enthält. Das druckreduzierende Metallelement kann ferner ein hohles brechbares bzw. zerdrückbares bzw. zerbrechliches Material umfassen. Das Bohrloch kann ein Bohrloch eines geothermischen Bohrlochs sein.Additionally or alternatively, the method can include one or more of the following features individually or in combination. Materially changing the metal pressure-reducing element may further include changing the phase of the metal pressure-reducing element. Changing the phase of the metal pressure-reducing element may further include melting the metal pressure-reducing element. Changing the phase of the metal pressure-reducing element may further include reacting the metal pressure-reducing element galvanically. Materially altering the metal pressure-reducing element may further include reacting the metal pressure-reducing element with the wellbore fluid. The metal pressure reducing element may comprise a metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, lead, tin, manganese, cadmium, aluminum, iron, magnesium, nickel, beryllium, barium, zinc, calcium, tin, copper, zirconium , yttrium, neodymium, gadolinium, silver, rhenium, any alloy thereof and any combination thereof. The metal pressure reducing element may comprise a metal alloy having at least one alloyed metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, aluminum, calcium, magnesium and any combination thereof. The pressure-reducing metal element can be made to contain voids within the pressure-reducing metal element. The metal pressure-reducing element may further comprise a hollow crushable material. The well may be a well of a geothermal well.

Bereitgestellt werden Auskleidungsaufhängesysteme zum Aufhängen einer Auskleidung in einem Bohrloch gemäß der Offenbarung und den veranschaulichten Figuren. Ein beispielhaftes System umfasst zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den beiden Dichtungselementen angeordnet ist. Das System umfasst ferner die Auskleidung, die mit einem ersten Ende der Auskleidungsaufhängung gekoppelt ist, und eine Leitung, die mit einem zweiten Ende der Auskleidungsaufhängung verbunden ist.There is provided liner hanger systems for hanging a liner in a wellbore in accordance with the disclosure and illustrated figures. An exemplary system includes two sealing members positioned on the outside of the liner hanger and a pressure reducing metal member positioned between the two sealing members. The system further includes the liner coupled to a first end of the liner hanger and a conduit connected to a second end of the liner hanger.

Zusätzlich oder alternativ kann das System eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination enthalten. Das druckreduzierende Metallelement kann ein Metall umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon. Das druckreduzierende Metallelement kann so hergestellt werden, dass es Hohlräume und/oder ein hohles brechbares bzw. zerdrückbares bzw. zerbrechliches Material innerhalb des druckreduzierenden Metallelements enthält. Die Leitung kann eine Ummantelung oder eine Schicht aus abgebundenem Zement sein. Das Bohrloch kann das Bohrloch eines geothermischen Bohrlochs sein.Additionally or alternatively, the system may include one or more of the following features, individually or in combination. The metal pressure reducing element may comprise a metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, lead, tin, manganese, cadmium, aluminum, iron, magnesium, nickel, beryllium, barium, zinc, calcium, tin, copper, zirconium , yttrium, neodymium, gadolinium, silver, rhenium, any alloy thereof and any combination thereof. The metal pressure-reducing element may be manufactured to contain voids and/or a hollow crushable material within the metal pressure-reducing element. The conduit may be a sheath or a layer of set cement. The borehole can be the borehole of a geothermal well.

Die vorstehende Beschreibung stellt verschiedene Beispiele der hierin offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verwendungsverfahren bereit, die unterschiedliche Verfahrensschritte und alternative Kombinationen von Komponenten enthalten können. Es versteht sich, dass, obwohl hier einzelne Beispiele diskutiert werden können, die vorliegende Offenbarung alle Kombinationen der offenbarten Beispiele abdeckt, einschließlich, ohne Einschränkung, der unterschiedlichen Komponentenkombinationen, Verfahrensschrittkombinationen und Eigenschaften des Systems. Es versteht sich, dass die Zusammensetzungen und Verfahren in Bezug auf „umfassend“, „enthaltend“ oder „beinhaltend“ verschiedene Komponenten oder Schritte beschrieben werden. Die Systeme und Verfahren können auch „im Wesentlichen bestehen aus“ oder „aus den verschiedenen Komponenten und Schritten bestehen“. Darüber hinaus sind die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“, wie sie in den Ansprüchen verwendet werden, hier so definiert, dass sie eines oder mehr als eines der Elemente bezeichnen, die sie einführen.The foregoing description provides various examples of the devices, systems, and methods of use disclosed herein, which may include different method steps and alternative combinations of components. It should be understood that while individual examples may be discussed herein, the present disclosure covers all combinations of the disclosed examples, including, without limitation, the various combinations of components, combinations of process steps, and system characteristics. It should be understood that the compositions and methods are described in terms of "comprising,""including," or "including" various components or steps. The systems and methods can also "consist essentially of" or "consist of the various components and steps". In addition, the indefinite articles "a" or "an" as used in the claims, defined herein to mean one or more of the elements they introduce.

Der Kürze halber werden hierin nur bestimmte Bereiche ausdrücklich offenbart. Jedoch können Bereiche von einer beliebigen Untergrenze mit einer beliebigen Obergrenze kombiniert werden, um einen nicht ausdrücklich angegebenen Bereich anzugeben, ebenso wie Bereiche von einer beliebigen Untergrenze mit einer beliebigen anderen Untergrenze kombiniert werden können, um einen nicht ausdrücklich angegebenen Bereich anzugeben. Auf die gleiche Weise können Bereiche von jeder Obergrenze mit jeder anderen Obergrenze kombiniert werden, um einen nicht ausdrücklich angegebenen Bereich anzugeben.For the sake of brevity, only certain portions are expressly disclosed herein. However, ranges from any lower limit can be combined with any upper limit to indicate a range not expressly stated, just as ranges from any lower limit can be combined with any other lower limit to indicate a range not expressly stated. Likewise, ranges from any upper limit may be combined with any other upper limit to indicate a range not expressly stated.

Wann immer ein numerischer Bereich mit einer Untergrenze und einer Obergrenze offenbart wird, werden zusätzlich jede Zahl und jeder eingeschlossene Bereich, die in den Bereich fallen, ausdrücklich offenbart. Insbesondere ist jeder hierin offenbarte Wertebereich (in der Form „von etwa a bis etwa b“ oder äquivalent „von ungefähr a bis b“ oder äquivalent „von ungefähr a-b“) so zu verstehen, dass er jede Zahl und jeden Bereich darstellt, der in dem breiteren Wertebereich enthalten ist, selbst wenn dies nicht ausdrücklich angegeben ist. Somit kann jeder Punkt oder Einzelwert als seine eigene Unter- oder Obergrenze dienen, kombiniert mit jedem anderen Punkt oder Einzelwert oder jeder anderen Unter- oder Obergrenze, um einen nicht explizit angegebenen Bereich anzugeben.In addition, whenever a numerical range having a lower limit and an upper limit is disclosed, each number and included range that falls within the range is expressly disclosed. In particular, any range of values disclosed herein (in the form "from about a to about b" or equivalently "from about a to b" or equivalently "from about a-b") should be understood to represent any number and range contained in is included in the broader range of values, even if not expressly stated. Thus, each point or single value may serve as its own lower or upper bound, combined with any other point or single value or lower or upper bound to indicate a range not explicitly stated.

Ein oder mehrere veranschaulichende Beispiele, die die hierin offenbarten Beispiele beinhalten, werden präsentiert. Aus Gründen der Klarheit werden in dieser Anmeldung nicht alle Merkmale einer physikalischen Implementierung beschrieben oder gezeigt. Daher sind die offenbarten Systeme und Verfahren gut geeignet, um die erwähnten Ziele und Vorteile sowie die ihnen innewohnenden zu erreichen. Die oben offenbarten speziellen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung, da die Lehren der vorliegenden Offenbarung auf unterschiedliche, aber äquivalente Weisen modifiziert und praktiziert werden können, die für Fachleute offensichtlich sind, die von den Lehren hierin profitieren. Darüber hinaus sind keine Beschränkungen auf die hierin gezeigten Konstruktions- oder Designdetails beabsichtigt, außer wie in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben. Es ist daher offensichtlich, dass die oben offenbarten bestimmten veranschaulichenden Beispiele geändert, kombiniert oder modifiziert werden können, und alle diese Variationen als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung betrachtet werden. Die hierin veranschaulichend offenbarten Systeme und Verfahren können geeigneterweise in Abwesenheit irgendeines Elements, das hierin nicht speziell offenbart ist, und/oder eines hierin offenbarten optionalen Elements praktiziert werden.One or more illustrative examples that incorporate the examples disclosed herein are presented. For the sake of clarity, not all features of a physical implementation are described or shown in this application. Therefore, the disclosed systems and methods are well suited to achieve the ends and advantages mentioned as well as those inherent therein. The specific examples disclosed above are for purposes of illustration only, as the teachings of the present disclosure can be modified and practiced in different but equivalent ways that will be apparent to those skilled in the art having the benefit of the teachings herein. Furthermore, no limitations are intended to the details of construction or design herein shown, except as described in the claims below. It is therefore evident that the specific illustrative examples disclosed above may be altered, combined or modified and all such variations are considered within the scope of the present disclosure. The systems and methods illustratively disclosed herein may suitably be practiced in the absence of any element not specifically disclosed herein and/or an optional element disclosed herein.

Obwohl die vorliegende Offenbarung und ihre Vorteile im Detail beschrieben wurden, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.Although the present disclosure and its advantages have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made herein without departing from the spirit and scope of the disclosure as defined by the following claims.

Claims

A method of reducing annular pressure around a liner hanger, the method comprising: Positioning a liner hanger in a wellbore, the liner hanger comprising: two sealing members disposed on the outside of the liner hanger and having a cavity therebetween, and a pressure-reducing metal member interposed between the two sealing members; confining a wellbore fluid in the cavity, the wellbore fluid thermally expanding in the cavity, thereby creating an annular pressure in the cavity; and Reducing the annular pressure by materially changing the pressure-reducing metal element.

procedure after claim 1 , wherein materially changing the metal pressure-reducing element comprises changing the phase of the metal pressure-reducing element.

procedure after claim 2 , wherein changing the phase of the metal pressure-reducing element comprises melting the metal pressure-reducing element.

procedure after claim 2 , wherein changing the phase of the metal pressure-reducing element comprises reacting the metal pressure-reducing element galvanically.

procedure after claim 1 wherein materially altering the metal pressure-reducing element comprises reacting the metal pressure-reducing element with the wellbore fluid.

procedure after claim 1 wherein the metal pressure reducing element comprises a metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, lead, tin, manganese, cadmium, aluminum, iron, magnesium, nickel, beryllium, barium, zinc, calcium, tin, Copper, zirconium, yttrium, neodymium, gadolinium, silver, rhenium, everyone alloy thereof and any combination thereof.

procedure after claim 1 wherein the metal pressure reducing element comprises a metal alloy having at least one alloyed metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, aluminum, calcium, magnesium and any combination thereof.

procedure after claim 1 , wherein the pressure-reducing metal member is made to contain voids in the pressure-reducing metal member.

procedure after claim 1 wherein the pressure-reducing metal element further comprises a hollow crushable material.

procedure after claim 1 , wherein the well is a well of a geothermal well.

A liner hanger for suspending a liner, the liner hanger comprising: two sealing elements arranged on the outside of the liner hanger; and a pressure-reducing metal element interposed between the two sealing elements.

Lining suspension after claim 11 wherein the metal pressure reducing element comprises a metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, lead, tin, manganese, cadmium, aluminum, iron, magnesium, nickel, beryllium, barium, zinc, calcium, tin, copper, zirconium, yttrium, neodymium, gadolinium, silver, rhenium, any alloy thereof and any combination thereof.

Lining suspension after claim 11 wherein the metal pressure reducing element comprises a metal alloy having at least one alloyed metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, aluminum, calcium, magnesium and any combination thereof.

Lining suspension after claim 11 , wherein the pressure-reducing metal element is made to contain voids in the pressure-reducing metal element.

Lining suspension after claim 11 wherein the pressure-reducing metal further comprises a hollow frangible material.

A liner hanger system for suspending a liner in a wellbore, the system comprising: a liner hanger comprising: two sealing elements arranged on the outside of the liner hanger, and a pressure-reducing metal element arranged between the two sealing elements, wherein the liner is coupled to a first end of the liner hanger; and a conduit connected to a second end of the liner hanger.

system after Claim 16 wherein the metal pressure reducing element comprises a metal selected from the group consisting of bismuth, antimony, gallium, lead, tin, manganese, cadmium, aluminum, iron, magnesium, nickel, beryllium, barium, zinc, calcium, tin, copper, zirconium, yttrium, neodymium, gadolinium, silver, rhenium, any alloy thereof and any combination thereof.

system after Claim 16 wherein the metal pressure-reducing element is made to contain voids and/or a hollow crushable material within the metal pressure-reducing element.

system after Claim 16 , the conduit being casing or a layer of set cement.

system after Claim 16 , where the borehole is the borehole of a geothermal well.